未來十年對地球的生存至關重要。轉向綠色能源比以往任何時候都更加重要。 減緩和適應氣候變化是本世紀最重要的兩個挑戰(zhàn)。這些問題的癥結在于能源困境,或者更具體地說,是能源使用總量和對化石燃料的依賴。為了應對全球變暖,全球必須更有效地利用能源,依靠可再生能源進行運輸、供暖和制冷。
基礎設施是我們必須面對的下一個挑戰(zhàn)。讓我們想想電網以及我們的電動汽車對更多充電站/智能電網的需求。繼電動汽車技術之后,充電站技術必須更進一步、更快速地發(fā)展。你覺得呢?你有沒有什么想法?
得益于動力電池的電力驅動,使電動汽車得以擺脫對化石燃料的必然依賴。而電的來源途徑則是多元化的,除火力發(fā)電、水力發(fā)電外,還有太陽能、風能、核能等等諸多新能源發(fā)電途徑。所以可以認為,電動汽車解決了燃油車所面臨的化石能源不可再生性、不可持續(xù)性的問題。
我們對現(xiàn)代技術的依賴既是福音,也是障礙。技術進步越多,我們使用的越多,我們的能源消耗就越大。即便如此,技術可以幫助提高效率,包括允許組織減少能源使用。
如前幾篇文章所述,大電流流經電纜和高截面連接。需要能夠承受高電流強度而不會損壞自身或在極高溫度下運行的特殊電子元件,以便切換、控制或轉移該電流。電力電子元件是靜態(tài)半導體器件,可以控制微弱的控制信號以產生高輸出功率。
通常,設計人員只關注電源組件和最大化使用能量的最佳技術。但是他們忘記了研究最好的 PCB 解決方案及其相關的最佳電子元件布置。最近,項目已經基于采用能夠承受大工作功率的高度集成的組件。高電流和電壓的管理需要非常復雜的技術挑戰(zhàn)。印刷電路板是熱量必須通過的第一個障礙,它們需要以最佳方式進行設計。
在深入電力電子領域之前,我們將在電力電子課程的第三部分討論一個關鍵主題。電纜、電線、PCB和板用于識別能量傳輸系統(tǒng),這些系統(tǒng)始終需要正確計算和確定尺寸。 設計人員必須從支撐和布線系統(tǒng)開始創(chuàng)建自己的電路。使用強大的電源組件構建的解決方案,但連接結構和電線的結構很差,很快就會失效。
電力電子的概念已經發(fā)展,如今它與與電力轉換、其控制和相對效率相關的技術相關聯(lián)。該部門還與適合能源轉換的所有電氣和電子系統(tǒng)密切相關。在電力電子中進行的電路研究主要集中在效率上。能源是一種非常寶貴的資源,必須以盡可能最便宜的方式使用。正是由于這個原因,必須盡量減少電子設備中的散熱和功率損耗。
提到“切換電源”,前兩個本能的相關反應是術語“高效”和“嘈雜”。相反,如果說“LDO”(低壓差穩(wěn)壓器),則會使用相反的描述性術語:“低效”和“安靜”。不可否認,這些陳詞濫調是真實的,但要小心并確認它們:就像大多數(shù)陳詞濫調一樣,在某些條件和情況下也有例外。
電磁干擾 (EMI) 是我們生活的一部分,無論是否是工程師。電子解決方案的普及是一件好事,因為電子設備為我們的生活帶來了舒適、安全和健康。然而,所有這些好東西繼續(xù)使我們的傳輸空間變得混亂。對這種干擾的最佳防御是通過專門設計用于阻止干擾的解決方案將這個問題扼殺在萌芽狀態(tài)。本博客展示了如何量化和快速解決傳感器電路中的 EMI 問題。
電磁干擾 (EMI) 及其對組件、電路和系統(tǒng)的影響是許多設計的一個嚴重問題。它可能導致暫時性故障、不穩(wěn)定的性能、間歇性問題、系統(tǒng)故障、組件退化和硬故障。EMI 是許多應用中普遍存在的問題,尤其是工業(yè)和汽車設計,并且有各種行業(yè)和監(jiān)管標準來確保最終產品必須滿足的 EMI 抗性。
對于大多數(shù)電子電路的設計人員來說,噪聲是一個無所不在的挑戰(zhàn),對模擬電路來說尤其如此。當然,我們可以從相反的角度看待它并提出相反的觀點:沒有噪音,許多設計將更容易實現(xiàn),并且需要更少的經驗豐富、熟練的工程師(所以也許工程師應該停止抱怨它?)。
音頻放大器產品在產品外觀、風格、系統(tǒng)控制和音質方面越來越先進。經驗豐富的電子工程師在他們的音頻放大器設計中使用了不同類型的電路。
雙射極跟隨器或達林頓對通常具有高電流增益系數(shù)。電流增益系數(shù)應與負側和正側的電流放大相匹配,以增加輸出級的穩(wěn)定性。 對于并聯(lián)晶體管配置,請確保中等功率晶體管處于驅動能力。中功率晶體管的輸出電流必須大于大功率晶體管的最小驅動電流,以防止中功率晶體管級過載。
電力電子的未來需要現(xiàn)代能量轉換系統(tǒng)的發(fā)展,以使其比之前的系統(tǒng)更高效、更便宜、更小。這種系統(tǒng)需要精確的電流測量。開環(huán)霍爾效應傳感器通常用于此目的:導體產生與電流相當?shù)拇艌?,然后由磁芯集中并由霍爾傳感器測量。 最近推出的定制 ASIC 解決方案有助于提高測量精度。ASIC 技術的發(fā)展為開發(fā)與閉環(huán)技術性能相匹配的開環(huán)霍爾效應傳感器鋪平了道路。